Электроснабжение и электрооборудование насосной станции.. Курсач. Курсовой проект по дисциплине Электроснабжение отрасли
 Скачать 4.99 Mb.
|
|
Министерство образования Новгородской области Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «НОВГОРОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Электроснабжение и электрооборудование насосной станции Студент гр. Эл-01 Шабанов Т.А Руководитель Кониваленко М.В СОДЕРЖАНИЕЗАДАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Общая часть 1.1 Характеристика потребителей цеха 1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности 1.3 Выбор рода тока и напряжения для силовой и осветительной сети 2. Расчетно-проектная часть 2.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка 2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов 2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН 2.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств 2.5 Расчет и выбор эл. оборудования ТП 2.6 Выбор характерной линии ЭСН 2.7 Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСН 2.8 Определение потери напряжения 2.8 Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ Заключение Список литературы Приложение 1 Приложение 2 приложение 3 приложение 4 ЗАДАНИЕНа курсовой проект по дисциплине «Электроснабжение отрасли» Студент Мельцов И.Д. 1. Тема курсовой работы: Электроснабжение и электрооборудование насосной станции 2. Срок сдачи работы студентом КР«25» июня 2013 г. 3. Исходные данные к выпускной квалификационной работе: учебная литература, методические материалы, результаты производственной практики 4. Содержание расчетно-пояснительной записки Введение Цели и задачи дипломного проекта В настоящей курсовой работе рассматриваются следующие вопросы: 1. Общая характеристика электропотребления, выбор основных параметров электроснабжения. 2. Рассчитывается мощность электроснабжения потребителя. 3. Рассчитываются основные параметры электросетей. 4. По расчетам токов КЗ рассчитываю элементы защиты внутренних сетей и количество материалов для прокладки сетей. 1. Общая часть 1.1 Характеристика объекта ЭСН и потребителей электроэнергии. 1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасности 1.3 Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН. Выбор рода тока и напряжения. 2. Расчетно-проектная часть 2.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участка 2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторов 2.3 Расчет и выбор элементов ЭСН 2.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств 2.5 Расчет и выбор эл. оборудования ТП 2.7 Выбор характерной линии ЭСН 2.8 Расчет токов КЗ 2.9 Определение потери напряжения 2.10 Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ Заключение Список литературы Графическая часть 1. Схема сетей электроснабжения 2. Принципиальная электрическая схема Техническое задание: Электроснабжение и электрооборудование насосной станции Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения. НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35. Расстояние от ГРЭС до собственной ТП-5 км. Трансформаторная подстанция (ТП) находиться вне помещения насосной станции на расстоянии 10 км. Потребители ЭЭ по надежности ЭСН относятся к 2 и 3 категории. Количество рабочих смен - 3. Основными потребителями являются 5 мощных автоматизированных насосных агрегата. Грунт в районе здания - глина с температурой +10 ⁰С. Каркас здания и ТП сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый. Размеры здания НС А х В х Н = 42 х 30 х 7 Все помещения, кроме машинного зала двухэтажные высотой 2,8 м. Перечень ЭО насосной станции представлен в таблице 1. Мощность электропотребления (РЭП) указана для одного электроприёмника. Расположение основного ЭО НС показано на плане (рис. 1.1). Таблица 1.1 Перечень ЭО насосной станции
 Рис. 1.1 План расположения ЭО насосной станции ВВЕДЕНИЕВ настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования. Электроэнергетика относится к базовым отраслям индустрии. Дальнейший экономический и социальный прогресс страны, повышение благосостояния людей могут быть обеспечены только при опережающем росте энергетического потенциала народного хозяйства. Поэтому развитию электроэнергетики уделяется особое внимание. Нарастающими темпами осуществляется строительство новых мощных электростанций, строятся сверхдальние линии электропередачи, обеспечивающие энергетические связи между объединенными энергетическими системами и отдельными электростанциями, отстоящими друг от друга на многие сотни и даже тысячи километров. Продолжаются работы по дальнейшему развитию Единой энергетической системы РФ и повышению надежности электроснабжения народного хозяйства. Наряду с этим происходит ускорение темпов комплексной механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства, что теснейшим образом связано с потреблением электроэнергии. Основные потребители вырабатываемой электроэнергии — промышленные предприятия, на которых электроэнергия - должна распределяться и потребляться различными электроприемниками с высокой экономичностью и надежностью с соблюдением техники безопасности обслуживания, а также Правил устройств и эксплуатации электроустановок. Современное электрооборудование и электропривод отдельных установок оснащаются комплектными распределительными устройствами, подстанциями, шинопроводами, токопроводами и системами автоматизированного электропривода, чтобы обеспечить экономичную и надежную работу и рациональный расход электроэнергии. Персонал предприятий и цехов, обслуживающий установки электроснабжения, электрооборудование и электропривод, должен быть достаточно высокой квалификации. Поэтому работа над курсовым проектом - один из этапов теоретической и практической подготовки к работе на производстве. В настоящей курсовой работе рассматриваются следующие вопросы: 1. Общая характеристика электропотребления, выбор основных параметров электроснабжения. 2. Рассчитывается мощность электроснабжения потребителя 3. Рассчитываются основные параметры электросетей. 4. По расчетам токов КЗ рассчитываю элементы защиты внутренних сетей и количество материалов для прокладки сетей 1. Общая часть1.1 Характеристика потребителей цехаВсе потребители условно делят на потребители первой, второй и третьей категории. Потребители третьей категории допускают перерыв электроснабжения на время доставки складского резерва, для их питания достаточно одного источника. Потребители второй категории допускают непродолжительные перерывы электроснабжения на время ативным персоналом, их рекомендуется обеспечить электроэнергией от двух независимых источников питания. У потребителей первой категории перерыв в их электроснабжении допустим на время автоматического включения резерва, их питание обеспечивается от двух взаимно резервирующих источников питания. Среди потребителей первой категории выделена особая группа: перерыв в электроснабжении, который недопустим вовсе. Потребители этой группы должны иметь третий автономный источник питания (например - больницы, шахты). Вентилятор - машина для перемещения газа со степенью сжатия менее 1,15 (или разностью давлений на выходе не более  ).Сварочный агрегат - устройство, дающее ток для электросварки. Круглошлифовальный станок - на этих станках заготовку устанавливают на центрах или патроне и приводят во вращение навстречу шлифовальному кругу; вместе со столом станка она может совершать возвратно-поступательное движение. Шлифовальный круг в конце каждого (или двойного) хода стола получает поперечное перемещение на глубину резания. Круглошлифовальные станки предназначены для продольного и врезного шлифования наружных цилиндрических, пологих конических и торцевых поверхностей заготовок. Фрезерный станок - предназначен для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колес и т.п. металлических и других заготовок. При этом фреза вместе со шпинделем фрезерного станка совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закрепленная на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное. Сверлильный станок - предназначен для точного сверления отверстий в металле, дереве и других материалах. Сверлильный станок состоит из электропривода с патроном для сверления, закрепленного на станине и рабочего стола для фиксации тисков. Стол может регулироваться по высоте, относительно головы сверлильного станка. Некоторые тиски имеют возможность регулировки под разными углами. Скорость вращения, как правило, регулируется с помощью многоуровневой ременной передачи (от привода к валу с патроном), посредствам перемещения ремня. Кран мостовой - представляет собой ферму (мост), которая при помощи специального электродвигателя может передвигаться по подкрановому пути. На мосту расположена тележка, оборудованная подъёмной лебёдкой и двумя двигателями: один для привода лебёдки, а другой для передвижения самой тележки по мосту. К мосту подвешена кабина крановщика с аппаратурой управления электродвигателями. Для привода крановых механизмов используют краново-металлургические электродвигатели повторно-кратковременного режима работы. Заточной станок служат для затачивания металлорежущего инструмента. Токарно-револьверный станок применяется для обработки штучных заготовок или деталей из калиброванного прутка. На станке производятся следующие виды токарной обработки: обточка, расточка, подрезка, проточка и расточка канавок, сверление, зенкерование, развертывание, фасонное точение, обработка резьб метчиками, плашками и резцами. Резьбонарезной станок - это профессиональный инструмент повышенной точности для создания резьбы. Он оснащен различными устройствами, необходимыми для зажима и удержания деталей, автоматической подачи масла, редукторной частью и коробкой скоростей, градоснимателем - для снятия фаски с торца трубы, станиной и т.д. Освещение. Для промышленных предприятий характерно два вида освещения: рабочее и аварийное. Рабочее освещение обеспечивает надлежащую освещенность всего помещения и рабочих поверхностей. Аварийное освещение должно обеспечивать продолжение работы или безопасную эвакуацию людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. 1.2 Классификация помещений по взрыво-, пожаро-, электробезопасностиНасосная станция по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества. По электробезопасности станция относится к классу пониженной опасности, так как на станции очень мало токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей. Все приемники по режиму работы разделяются на 3 основных типа: продолжительный, кратковременный и повторнократковременный. Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины τуст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки, печи, насосы, компрессоры и вентиляторы. Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами. В этом режиме работают вспомогательные механизмы станков и другого оборудования. Повторнократковременный режим – это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины. В этом режиме работают грузоподъемные механизмы, электродвигатели станков и сварочные аппараты. Таблица 2 Характеристика помещений насосной станции по пожаро-, взрыво-, и электробезопасности
1.3 Выбор рода тока и напряжения для силовой и осветительной сетиВ большинстве случаев на промышленных предприятиях применяется переменный ток. Применение постоянного или выпрямленного тока должно быть экономически и технически обосновано. Выбор того или иного напряжения определяет построение всей СЭС промышленного предприятия. Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электрических приемников. Наибольшая единичная мощность трехфазных электрических приемников питающихся от системы напряжений 380/220В, не должна превышать 200-250кВт, допускающих применение коммутирующей аппаратуры на ток 630А. Для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутри предприятия используется напряжение 6 и 10кВ, причем напряжение 10кВ является более предпочтительным. 6кВ целесообразно использовать тогда, когда предприятие получает питание от промышленных ТЭЦ или при наличии большого числа потребителей напряжения 6кВ. Эти сети выполняются с изолированной нейтральностью. В особо опасных помещениях для питания осветительных сетей и переносных приемников используют напряжение 12, 36 и 42В. Выбор источника оперативного тока зависит от назначения, характера работы и ответственности электроприемников, питаемых от проектируемой установки. Для питания электромагнитов включения могут быть применены источники постоянного и выпрямленного тока. В настоящее время для питания электромагнитов включения выключателей от выпрямленного тока наиболее целесообразно применять устройство комплектного питания (УКП) состоящее из 2 частей, заключенных в отдельные ящики: УКП-1, содержащего катушку индуктивности, с выпрямительным устройством БПРУ-66; и УКП-2, содержащего катушку индуктивности, в которой происходит накопление электромагнитной энергии, и системы коммутации, которая обеспечивает быстрое подключение этой катушки к электромагниту выключателя в случае выключения его при к., сопровождающемся резким снижением напряжения питающей сети. Это повышает надёжность питания приводов выключателей. Недостатком источников выпрямленного тока является их зависимость от сети переменного тока. 2. Расчетно-проектная часть2.1 Расчет электрических нагрузок цеха, участкаРасчет нагрузок цеха необходим для установления параметров сети электроснабжения – сечение кабелей, мощнось трансформатора, компенсирующего устройства. Рассмотрим на примере насосных агрегатов. Находим суммарную мощность каждого ЭП:  (1)где, Рn – мощность одного ЭП, n – число каждого ЭП  Ки, tgφ и cosφ находим по справочным материалам. cosφ – коэффициент мощности, определяемый на оснований опыта эксплуатации tgφ – коэффициент реактивной мощности    Находим сменную нагрузку электроприемников:  (2)где Рсм - активная мощность за смену, кВт;   (3)где Qсм–реактивная мощность за смену, кВАр;   (4)где Sсмполная мощность за смену, кВА.  Находим максимальную нагрузку:  (5)где Рм - максимально активная мощность, кВт; Км–коэффициент максимума    (6)где Qм - максимально реактивная мощность, кВАр;   (7)где Sм - максимально полная мощность, кВА.  Номинальный ток для одного электроприемника определяем по формуле:  (8)где Рn – мощность одного ЭПв Вт;  Остальные ЭП рассчитываем по этим формулам и вносим ответы в расчетную ведомость 2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор трансформаторовРассчитав суммарную мощность нагрузки электроприемников и освещения определяем степень компенсации реактивной составляющей нагрузки. Для этого рассчитываем по расчетной ведомости среднийCos ф электроприемников, из справочника находим Cos ф2, затем рассчитываем мощность компенсирующего устройства.  (9)Расчет и выбор трансформатора для электроприемников высокой мощности:   Так как компенсируемая мощность превышает мощность максимального компенсирующего устройства в несколько раз, рассчитываем несколько компенсирующий устройств Записываем их технические характеристики силовой осветительный ток напряжение
По значению мощности на ШНН с КУ, в Приложении 1, подбираем из справочников подходящие трансформаторы:
Определяем коэффициент загрузки трансформатора по формуле  (10)где Рш- мощность на ШНН, кВт, Sнт - Номинальная мощность на всех трансформаторах, кВт  Рекомендуемая степень загрузки трансформатора  . Принимаем  Для обеспечения надежности беру один трансформатор ТМ-2500/10, переключая на подобный раз в полгода. Расчет и выбор трансформатора для электроприемников малой мощности:   Так как компенсируемая мощность превышает мощность максимального компенсирующего устройства в несколько раз, рассчитываем несколько компенсирующий устройств Записываем их технические характеристики
По значению мощности на ШНН с КУ, в Приложении 1, подбираем из справочников подходящие трансформаторы:
 Рекомендуемая степень загрузки трансформатора . Принимаем  Для обеспечения надежности беру один трансформатор ТМ-630/10, переключая раз в полгода. 2.3 Расчет и выбор элементов ЭСНПосле расчета токов и мощностей можно подобрать кабеля для каждого двигателя и РП. Для этого по таблице из справочника определяем сечение кабеля на примере насосных агрегатов.  (11)где  , допустимый ток кабеля, номинальный ток приемника.  где номинальный ток токарного автомата, допустимый ток кабеля сечение 4мм2, , выбираем ШРА4-630.Аналогично для остальных приёмников. 2.4 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройствАвтоматические выключатели (АВ), в основном, предназначены для защиты электроустановок напряжением до 1000 В от коротких замыканий и перегрузок. По справочнику выбираем АВ:  где номинальный ток токарного автомата, номинальный ток ввода ВА 51-39.выбираем ВА 51-39. Аналогично для остальных приёмников. В качестве силовых распределительных пунктов (РП) можно выбирать щиты распределительные (корпуса для электрощитового ЭО), либо типовые РП. Типовые РП комплектуются либо предохранителями (серии ШР11 и ШРС1), либо автоматическими выключателями (серии ПР8501, ПР 8503, ПР11 и др.) Распределительные пункты выбирают по степени защиты, по номинальному току ввода, по количеству отходящих линий, типу защитного аппарата (с предохранителями или с автоматическими выключателями) и номинальному току аппаратов для присоединений. В случае необходимости защиты линий от токов КЗ и от токов перегрузки следует выбирать распределительные пункты с АВ. По справочнику выбираем РП:   где номинальный ток РП1, номинальный ток ввода ВА 75-47.Не подходит ни один из вариантов по этому питаю сразу на шину ШМА68-НУ3. Другие РП выбираю аналогично. 2.5 Расчет и выбор эл. оборудования ТПНа трансформаторы с низкой стороны на РП1 ставлю 3 РНД-35/3200 У1 разъединитель. На трансформаторы с низкой стороны на РП2 ставлю 2 РНД-35/1000 У1 разъединитель. На трансформаторы с высокой стороны на РП1 ставлю 3 РНД-35/1000 У1 разъединитель. На трансформаторы с высокой стороны на РП2 ставлю 2 РНД-35/1000 У1 разъединитель. 2.6 Выбор характерной линии ЭСНВыбираю характерную линию от трансформатора до электроприемника 27, так как он самый отдалённый и у него самая большая мощность. 2.7 Расчет токов КЗ и проверки элементов в характерной линии ЭСНКоротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима. Расчет токов короткого замыкания производится для выбора токоведущих частей и аппаратов, и чтобы выбрать коммутационные аппараты с необходимой отключающей способностью. 2.8 Определение потери напряженияМногие неопытные проектировщики делают одну ошибку, выбирая сечение проводника по допустимо длительному току (согласно ПУЭ). Но как показывает практика это не совсем корректно. Дело в том, что согласно ГОСТ 13109 97 есть “нормально допустимые значение” и “предельно допустимые”. Нормально допустимые значения = ±5%, предельно допустимые значения =±10. Но предельно допустимые значения могут присутствовать течении 1,2 часа в течении суток (для более точных “уставок” необходимо делать специальный расчет, его я еще затрону в своих статьях). Но еще раз отмечу, что данный прием расчета необходимо делать для существующей линии, на которой запланировано увеличение сечение провода. Существует простая формула для расчета потерь в трехфазной сети, потери на одной из шин, вот она:  (12)I - сила тока линии; L - длина линии; Ρ - удельное сопротивление материала проводника (алюминий = 0,028; медь = 0,0175) S - сечение проводника Uл = 380 В  Исходя из этой формулы, можно рассчитать сечение проводника, вставляя необходимые расчетные потери: В зависимости от необходимых потерь, вам необходимо вставлять 5% или 10%, но если у вас есть точные “уставки” то вставляйте их (обычно по расчетам они выходят от 3% до 5%, но числа не точные). После проведения расчета вам остается выбрать необходимое вам сечение. Практически все металлы имеют различное сопротивление – параметр очень важный для электрического провода. Наиболее низким сопротивлением обладают благородные металлы, например, золото. Однако золотые провода, конечно же, никто не будет выпускать для бытовых нужд. Высокая проводимость золота широко используется в электронике, где его расход исчисляется миллиграммами. В бытовых и промышленных электросетях наиболее распространены медные и алюминиевые проводники. При этом медь на 38% лучше проводит ток, чем алюминий. Медный провод качественнее алюминиевого по всем параметрам, однако стоит дороже. Служит он дольше, греется меньше, а, кроме того, сама медь имеет более высокий предел текучести в сравнении с алюминием. В связи с этим алюминиевые провода в местах винтовых зажимов нуждаются в периодической проверке и подтяжке. Алюминиевая жила просто выскальзывает из контакта, что может привести не только к отключению электричества, но и к замыканию в распределительной коробке или ином месте, где произошел выход контакта. Важно знать, что в варианте непосредственного соединения медь – алюминий образуется, т.н. гальваническая пара, в результате чего алюминий подвергается электрокоррозии, и, как следствие, разрушается. 2.8 Составление ведомостей монтируемого ЭО и электромонтажных работ
ЗаключениеВ данном курсовом проекте был произведён полный расчёт электрических нагрузок для каждого электроприёмника насосной станции. По результатам этого расчёта были выбраны кабели, автоматические выключатели, выбраны трансформаторы и устройства компенсации реактивной мощности. Данный курсовой проект соответствует всем нормам и правилам и обеспечивает надёжную работу всех электроприёмников, перечисленных в работе. Главные потребители энергии на насосной станции – это 5 насосных агрегатов. Мощность каждого составляет порядка 360 кВт. Так же имеются станки для мелкой обработки деталей. Имеются на станции 2 дренажных насоса для промывки трубопроводов, мощность каждого составляет порядка 8,4 кВт. Так же небольшим потребителем энергии является мостовой кран – 30,8 кВт. Общая мощность потребления насосной станции составляет порядка 2100 кВт. Список литературыШеховцев В.П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения» Москва ФОРУМ-ИНФРА-М 2005 г. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. М., «Мастерство», 2001 Алиев И.И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию» Москва «Высшая школа» 2005 г.; Коновалова Л.П. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М., Энергоатомиздат, 1989. Правила устройств электроустановок. М., Энергоатомиздат,2002. Постников М.П. Рубатов Г.М. Электроснабжение промышленных предприятий. Л., Стройиздат, 1989. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию (в 2-х тт.). Под ред. Федорова А.А. М., Энергоатомиздат, 1987. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Тип